[发明专利]具有优化气体流道的双极板结构及燃料电池

说明书

本发明是关于一种具有优化气体流道的双极板结构及燃料电池，其中，具有优化气体流道的双极板结构至少包括有一阳极电极板、以及一阴极电极板；阳极电极板具有以冲压加工成型的第一气体流道面，第一气体流道面具有对应相反凹陷与凸起交替的多个提供氢气流通的第一沟槽；阴极电极板具有以冲压加工成型的第二气体流道面，第二气体流道面具有对应相反凹陷与凸起交替的多个提供氧气流通的第二沟槽；借此，本发明可使燃料电池内的燃料气体、氧化剂、以及冷却剂等能均匀分布于特定的气体流道面，以达到提升金属双极板的耐腐蚀性能、机械强度，以及燃料电池的使用寿命。

技术领域

本发明是关于一种具有优化气体流道的双极板结构，尤其是指一种适用于燃料电池的阳极电极板与电极板且具有创新气体流道设计的金属双极板结构，可有效使燃料电池内的燃料气体、氧化剂、以及冷却剂等均匀分布于特定的气体流道面，以达到提升金属双极板的耐腐蚀性能、机械强度，以及燃料电池的使用寿命者。

背景技术

基于传统石化能源已逐渐耗尽，且石化能源的利用容易对生态环境产生重大的冲击，因此，发展低污染且具高发电效率的能源利用方式，早已成为各国政府重要的课题；在各种已发展的新兴能源利用方式中，较常见的有太阳能电池、生化能源、以及燃料电池等，其中又以燃料电池约60％的高发电效率与低污染性而备受瞩目；燃料电池为一种直接将化学能转换为电能的发电装置，所使用的燃料可以是甲醇、乙醇、氢气或其他碳氢化合物，再通过氧气作为氧化剂以产生电能，而在此电化学反应过程中则会生成水为反应副产物；与传统发电方式比较，燃料电池具有低污染、低噪音、以及高能量转换效率等优点，且由于燃料电池直接由燃料气体氧化产生电能，因此其放电电流可以随着燃料供应量增加而增大，只要持续供给燃料气体及氧气，便可持续发电，因此没有电力衰竭及充电的问题，是一种极具前瞻性的干净能源。

基本上，燃料电池的组成结构主要是由一片薄膜电极组(Membrane ElectrodeAssembly，MEA)，以及两电极板所构成，薄膜电极组(MEA)为燃料电池的核心，作为电化学反应的功用，而电极板则是影响燃料电池商业化的关键因素之一，电极板的材料、流场结构或加工成本等均存在许多亟待解决的问题，公用的电极板材料主要有石墨、复合碳材与金属基材等，针对由石墨与复合碳材所形成的电极板而言，虽然具有良好的导电性与耐腐性等优点，然而，由于制程复杂、耗费工时，且以该等材料制成的电极板厚度无法低于3毫米，而不利于燃料电池的微型化；对于金属基材所形成的电极板而言，虽具有厚度薄、质量轻，以及可缩减燃料电池体积与质量等优点，然而，由于燃料电池的燃料气体通过电极板的流道进行运输，因此，流道的运输能力亦会直接影响燃料电池的产电效能。

本案发明人之一曾于中国台湾专利发表公开号201419644的「燃料电池堆分隔板」的发明案，明白揭示一种以相同结构的分隔板分别供燃料电池的阳极与阴极使用，以降低燃料电池的制造成本，且通过气体流道所形成的箭簇形区块，使得燃料气体与氧化剂皆可均匀分布于气体流道面，以提升燃料电池的产电效能，其使用的架构令分隔板具有以冲压成型的气体流道面，以及对应气体流道面的冷却剂流道面，其中气体流道面具有多个流道，该等流道皆具有多个弯折，且弯折连接线为直线形状与箭簇形状，而箭簇形状的尖端位于同一平面内，并于两分隔板以冷却剂流道面接合时，两冷却剂流道面的沟槽形成可输送冷却剂的直线流道；然而，由于此发明案所设计的气体流道具有多个弯折，而当燃料气体的氢气或氧化剂的氧气等气体在气体流道中流通反应时，容易因为流道所具有的多个个弯折而增加了气体流动阻力，因而减低了燃料电池的产电效率。

现在，发明人即是鉴于上述的燃料电池堆分隔板的气体流道存在因多个弯折而造成气体流动阻力增加等诸多缺失，于是本着孜孜不倦的精神，并通过其丰富的专业知识及多年的实务经验所辅佐，而加以改善，并据此研创发本发明。

发明内容

本发明目的为提供一种具有优化气体流道的双极板结构，尤其是指一种适用于燃料电池的阳极电极板与电极板且具有创新气体流道设计的金属双极板结构，可有效使燃料电池内的燃料气体、氧化剂、以及冷却剂等均匀分布于特定的气体流道面，以达到提升金属双极板的耐腐蚀性能、机械强度，以及燃料电池的使用寿命。